聚乙烯

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聚乙烯(Polyethylene,PE)

　　聚乙烯是以乙烯為原料經催化劑催化聚合而得的一種化合物。

　　聚乙烯有很多種類，按工業化年代來分有：最早工業化生產的第一代聚乙烯(高壓法聚乙烯)，這是由煉油廠中的熱裂化和催化裂化生成的石油氣體，經精餾塔提煉出純度達99．999％的乙烯，在150～200MPa的高壓下聚合而成的、密度為0．91～0．925g／cm³的低密度聚乙烯(LDPE)；第二代聚乙烯是低壓法聚合而成的高密度聚乙烯(HDPE)；1977年工業生產了性能上具有不少特色的線性低密度聚乙烯(LLDPE)；1984年工業化的、用茂金屬為催化劑聚合而成茂金屬聚乙烯(mPE)。此外，還有超低密度聚乙烯(VLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

　　1．LDPE

　　LDPE的性能特點如下：

　　1)LDPE是無色、無臭、無味、無毒的熱塑性結晶性(結晶度55％～65％)聚合物，熔點為105～126℃。

　　2)LDPE是非極性塑料，易帶靜電，其體積電阻率達10¹⁶Ω·cm，電絕緣性優，錶面能低，錶面張力為3．1×10 ^{− 4}N／cm，因此印刷、塗裝前應預先進行電暈處理，以提高錶面能。

　　3)LDPE透明性好、耐寒性好，脆化溫度為-80～-55℃。

　　4)LDPE有良好的熱封性，是複合薄膜良好的內封層材料。

　　5)LDPE的熱分解溫度是315℃。LDPE易燃，氧指數為17．5。

　　說明：氧指數21以下屬易燃材料，21～27屬難燃材料，>27的為不燃材料。

　　6)LDPE有良好的阻濕性，而透氣性大，是良好的乾燥食品的包裝材料。

　　2．HDPE

　　HDPE的性能特點有許多與LDPE相同，如：易燃，燃燒時有燒滴現象；良好的耐寒性；無臭、無色、無味、無毒；錶面能低，阻濕性好，但透氣性大；是結晶性聚合物(結晶度為75％～90％)；HDPE電絕緣性優，體積電阻率達10¹⁷Ω·cm。

　　HDPE的突出特點是韌性好，強度大。尤其是MI<1g／10min、相對分子質量高的HDPE，在應力開裂性得到改善後，常用作長距離輸送石油和天然氣的管道材料。但HDPE的透明性不如LDPE，其薄膜呈半透明狀，密度為0．941～0．970g／cm³。

　　3．MDPE

　　MDPE是中密度聚乙烯，其密度為0．925～0．940g／cm³，其性能處於LDPE和HDPE之間。聚乙烯隨密度的提高，結晶度增加，各種物理機械性能提高，熔點提高。

　　4．LLDPE

　　LLDPE是20世紀70年代工業化生產的聚乙烯，其密度雖在0．914-0．931g／cm³的低密度範圍內，但具有不少有價值的特性。

　　1)LLDPE的熔體粘度與溫度的依存關係較小，而與剪切速率有很大的關係，而且LLDPE的熔體粘度是LDPE同一溫度下的10倍以上。因此，要降低LLDPE的熔體粘度以完成成型，不是用提高溫度的方法，而是通過提高剪切速率，即使用提高成型速度的方法來完成熔體加工成型。由於LLDPE的熔體粘度大，因此成型機械的動力大。例如：用65mm直徑的螺桿加工LDPE時，需要15～20kW的電動機，但在加工LLDPE時，需要50kW的電動機。螺桿必須是專門設計的混煉型螺桿，以滿足快速塑化的要求。

　　2)LLDPE的另一個特性是具有似離子型聚合物的性能，即像離子型聚合物那樣具有極好的夾雜物熱封性，故即使在LLDPE錶面有油污灰塵，仍舊能熱封制袋且熱封可靠，防止被包裝商品漏出。

　　此外，LLDPE還有比LDPE高的拉伸強度和衝擊強度，脆化溫度比LDPE低20～30℃，耐環境應力開裂性比LDPE高1000倍。因此，HDPE煤氣管道的材料是LLDPE(用來改善HDPE耐環境應力開裂性)和HDPE的共混物(煤氣管道用HDPE要求1000h的耐環境應力開裂性)。LLDPE的粘彈性比其它聚乙烯好，因此，LLDPE是纏繞包裝膜的主要材料。

　　5．VLDPE

　　超低密度聚乙烯(Very Low-Density Polyethylene，VLDPE)的密度比LDPE低。密度低則單位質量所得到包裝面積或包裝體積(稱得率，Yield)就大，成本就低。此外，VLDPE同LLDPE一樣，耐環境應力開裂性優，低溫衝擊強度高，且與LDPE一樣，是優良的包裝熱封層材料。

　　6．UHMWPE

　　聚合度大於3．7×10⁴，相對分子質量超過1．5×10⁶，叫超高分子量聚乙烯(Ultrahigh Molecular Weight PE，UHMWPE)。其性能特點是熔融指數(Melting Index，MI)幾乎是零，即使熔融也不流動。因此，它的成型只能用粉末冶金的方法——燒結成型法。UHMWPE有突出的耐摩擦性，具自潤滑性，雜訊阻尼性極好。它還有突出的耐低溫衝擊性，電絕緣性極好(體積電阻率達10¹⁶-10¹⁷Ω·cm)，耐高溫蠕變性好，有卓越的耐化學藥品性，耐環境應力開裂性可達2000h，是PE中最好的。經過改性，UHMWPE現在也可以通過擠出、壓製成型。

　　7．mPE

　　茂金屬聚乙烯是最新開發的一種聚乙烯，稱mPE。它是在二茂基氯鋯催化劑下聚合而成的，同傳統的Ziegler-Natta催化劑聚合不同，對mPE的相對分子質量、相對分子質量分佈、立體規整結構、共聚單體含量及分佈都可以精確地控制，因而mPE有優異的性能。mPE同LLDPE一樣，有良好的夾雜物熱封性；透明性優；熔體粘度高。但是mPE熔體粘度的降低既可以通過提高溫度，也可以通過提高剪切速率來達到，因此較LLDPE易成型。mPE的強韌性比LLDPE好，耐環境應力開裂性優，同其它聚烯烴(如PE、PP等)的相容性好。

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